PitOnForum thèse - antithèse - synthèse | RUBRIQUE VENTIRAD OU DISSIPATEUR DE CHALEUR POUR CPU - PARTIE 2/5: INFORMATION DE FOND
Pour retourner au début de la rubrique, à la table des matières: http://forum.hardware.fr/hfr/Overc [...] m#t1912892
Définition
Tout d’abord qu’est-ce qu’un cooler, heatsink, ventirad, radiateur, bloc de dissipation thermique, dissipateur thermique ou dissipateur de chaleur pour CPU? Il s’agit dans tous les cas d’un dispositif permettant l'échange d’énergie thermique entre deux milieux. Ici on traite évidemment de dispositif de refroidissement pour processeur central CPU (Central Processing Unit). Le terme anglais «cooler» est générique; il désigne tout système de refroidissement. Les notions «heatsink» (anglais), «radiateur», «dissipateur thermique» et «dissipateur de chaleur» parlent tous spécifiquement d’un bloc hautement conducteur qui dissipe la chaleur produite par la source (CPU) sur laquelle il est fixé. Quant à «ventirad», il s’agit d'un néologisme résultant de la contraction de "ventilateur" et de "radiateur". Ce terme réfère donc explicitement à un bloc de dissipation thermique équipé d’un ou plusieurs ventilateurs. Tous ces produits existent dans divers exécutions, formes, formats, matériaux, finitions, conditionnements et prix.
source: Présence-PC.com / Les ventirads heatpipe : Aerocool et TTIC / Florian Charpentier / 10 novembre 2003 / http://www.presence-pc.com/tests/L [...] TIC-102/2/
source: http://www.bit-tech.net/hardware/c [...] overview/1
En gros, le dispositif de refroidissement est un bloc hautement conducteur qui doit le mieux possible transférer, dissiper et échanger avec son environnement la chaleur produite par la source sur laquelle il est fixé. Ces blocs sont souvent constitués d’une base, d’un ou plusieurs caloducs (les meilleurs dissipateurs en sont tous équipés), de nombreuses ailettes fines et, dans les cas les plus exigeants comme pour le CPU (CentralProcessingUnit) et GPU (GraphicProcessingUnit), d’un ou plusieurs ventilateurs. Sans ventilateur il est question de convection naturelle, de refroidissement passif ou de «fanless aircooling»; avec ventilateur on parle en termes de convection forcée ou de « active aircooling ».
Focus sur les différentes parties d’un dissipateur ou ventirad
• La base d’un dissipateur est la partie en contact avec la source de chaleur d’où partent les «heatpipes» (anglais) ou caloducs (français). Il est constitué d’un matériau très conducteur. Généralement il est en cuivre, parfois en aluminium. Il existe également des prototypes avec une base en carbone, en graphite. A quand le matériau le plus conducteur connu qu’est le diamant (existe déjà dans l’industrie et sous forme de pâte thermique)? La finition de la base est importante. Pour un meilleur transfert thermique elle doit être parfaitement plane et le plus lisse (polie) possible pour optimiser le contact et éviter l’air, qui est thermiquement isolant, entre le CPU et la base du dissipateur. Dans la mesure où la finition de la surface du CPU et de la base du dissipateur n’est pas parfaite et qu’il reste de l’air, il est conseillé d’appliquer un tout petit peu de pâte thermique entre le CPU et la base du dissipateur pour optimiser le contact et éliminer le plus possible l’air qui s’émisse entre les deux.
Illustration:
source: Thermalright http://www.thermalright.com/home.php
• «Heatpipe» et caloduc c’est pareil: l’un est en anglais, l’autre en français. Il s’agit d’une sorte de chambre de convection fonctionnant par des cycles successifs d'évaporation et de condensation du fluide contenu.
source: Thermalright http://www.thermalright.com/home.php
Le rôle du caloduc est d’une part d’uniformiser la chaleur au travers de tout le dissipateur en transportant très, très rapidement l’énergie thermique aux nombreuses ailettes avec lesquelles il est en contact et d’autre part de consommer une bonne partie de l’énergie thermique par son fonctionnement naturel, donc par l’énergievore évaporation continuelle du liquide contenu dans le tube.
Le caloduc prend la forme d'un fin tube de quelques millimètres de diamètre (généralement ~6mm) et de près d'un décimètre de longueur. Il est composé d'un métal conducteur, le plus souvent en cuivre. Il est creux, hermétiquement fermé et partiellement rempli d’un fluide caloporteur (généralement tout simplement de l’eau), choisi précisément en fonction de son point de d'évaporation et de condensation (dans le cas d’un CPU de PC: circa 40°C à 60°C). Pour permettre au liquide de circuler par capillarité quelque soit la position du dissipateur, ses parois intérieures sont, selon le modèle, recouvertes par des fibres, des rainures, des stries, ou, beaucoup mieux encore, par une matière poreuse comme de la poudre agglomérée ou de la mousse métallique. (voir illustrations plus bas)
Sous l’effet de la chaleur du CPU, le liquide contenu dans le caloduc se charge en énergie thermique et passe à l’état gazeux (= évaporation ou vaporisation). Cette vapeur se déplace dans le tube vers l'extrémité opposée à la source de chaleur, en zone plus fraîche, où elle se décharge partiellement de son énergie thermique et se liquéfie (= condensation). Le liquide retourne alors par capillarité, grâce aux parois intérieures optimisées à cette fin (fibres, rainures, stries, poudre agglomérée ou mousse métallique), au point de départ en zone plus chaude près de la base, où le cycle recommence. Cela se déroule en boucle continue tant que la chaleur est suffisante pour provoquer l'évaporation, mais sans s'élever de trop, car sinon le fluide reste à l'état gazeux et le caloduc "à sec" ne peut plus fonctionner correctement. Cela ne tourne évidemment pas non plus quand la température est trop basse, mais dans ce cas il n'est pas nécessaire de refroidir, donc dès lors le problème ne se pose pas.
L’introduction du caloduc dans le monde du refroidissement des PC et de leurs composants est une formidable avancée, peut-être même la plus grande valeur ajoutée, car il est très, très efficace (bien plus que le plus conducteur de tous les matériaux!), parfaitement silencieux, passif, autonome, fiable, durable, relativement peu coûteux, relativement peu volumineux et relativement peu lourd. Pour la petite histoire, même si le caloduc est utilisé depuis longtemps avec succès dans l’industrie, il a connu des débuts difficiles dans le monde des PC. Les premiers modèles n’étaient pas franchement convaincants. Depuis, ils ont été nettement améliorés au point d’être incontournables aujourd’hui...
Illustrations détaillées:
 
 
source: HFX http://www.hfx.fr
source: CoolingMasters.com / Comparatif Aircooling LGA775 - Page 2/38: Les technologies pour l’aircooling / Stephen M. / 9 mars 2005 / http://www.cooling-masters.com/articles-28-1.html
Citation :
Dis monsieur, il y a quoi dans un caloduc ?
Posté par David D. le 15/05/2009 à 00:00 | Source : Thermolab
Un petit rappel ne fait jamais de mal, donc pour ceux qui se demandent ce qu'un caloduc peut bien contenir de mystérieux, la firme Thermolab, qui produit le Baram, s'est prêtée au jeu de l'éventrage de caloducs. Il en existe de nombreuses sortes qui se focalisent principalement et différemment sur un point crucial : le retour des condensats vers la partie chaude où est absorbée la chaleur par le caloduc.
Hormis l'apport de l'effet de la gravité si le caloduc est placé dans le bon sens pour en profiter, l'effet automatique que l'on puisse utiliser pour compléter cette action de retour est d'avoir recours à la capillarité. Ici, trois des techniques les plus courantes pour utiliser cette capillarité sont évoquées : les caloducs à poudre agglomérée, ceux à rainures et ceux à tresses. Toutes ne se valent pas en terme d'efficacité, car tous perdent irrémédiablement une partie de leur capacité maximale de transport de chaleur, parfois de manière extrêmement importante, quand le fluide recondensé (eau en général) doit remonter le caloduc dans le sens opposé à la gravité.
Ceux à poudre de cuivre agglomérée sont les plus performants à ce niveau (l'effet de succion est proportionnel à la taille des porosités), mais sont aussi les plus compliqués à produire et donc sont légèrement plus chers. Ceux à rainures sont nettement plus simples, mais perdent quasiment toute leur efficacité quand le liquide doit remonter verticalement contre la gravité dans les canaux sculptés sur la paroi. Et enfin ceux avec une tresse sont généralement un bon compromis entre facilité de fabrication et efficacité. Il n'est pas toujours évident de savoir ce qu'un fabricant utilise comme modèle de caloduc, même si certains le précisent volontiers...
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cf. : CoolingMasters / Dis monsieur, il y a quoi dans un caloduc ? / source: David D. / 15 mai 2009 : http://www.cooling-masters.com/new [...] loduc.html
Autres gros plans sur la "mousse métallique" pour heapipe:
  
source: http://www.metafoam.com/index.html
• Les ailettes sont de nombreuses et fines plaques d’un métal très conducteurs (souvent en aluminium, parfois en cuivre) servant à augmenter considérablement la surface d’échange thermique avec l’environnement, en fait avec l’air ambiant (mais cela pourrait être autre chose que de l’air, comme de l’eau, de l’huile, la terre,…). Contrairement à la base, les ailettes ne doivent pas être parfaitement polies. Au contraire, une finition plus rugueuse augmente la surface d’échange, ne fusse qu’un peu.
Ilustrations:
 
source: Scythe http://www.scythe-eu.com/en/
• Un ventilateur sert à forcer, à amplifier, à accélérer la convection, donc à apporter de l’air frais, à évacuer l’air chaud et à augmenter le flux d’air, afin d’améliorer le transfert thermique.
Important à savoir est que pour refroidir il faut qu’il ait échange thermique et pour cela il faut une différence de température importante entre la source de chaleur est son environnement. L’air ambiant et l’air contenu dans le boîtier du PC ne peuvent pas être trop chaud sinon le dissipateur ne peut plus remplir son rôle. Cela explique bien pourquoi la ventilation est nécessaire, au moins au niveau du boîtier. Aussi, tant pour l’efficacité du refroidissement que pour le confort acoustique, il est assurément préférable de multiplier les points de ventilation à vitesse modérée au niveau du boîtier et des différents composants du PC plutôt que d’utiliser un seul ventilateur tournant à vive allure. Accélérer sérieusement la rotation d’un ventilateur augmente très fortement la nuisance sonore. On passe vite à +10dB sur la pression de départ, donc par exemple : de 20dB à 30dB ou de 30dB à 40dB. Il faut savoir que l’oreille humaine à l’impression que le volume sonore double par addition de 10dB, alors que chaque doublement du nombre de ventilateurs identiques tournant à la même vitesse n’augmente la pression sonore (tant quelle reste faible, sinon il y a contraction) au pire que de 3dB. Mieux vaut multiplier le nombre de ventilateurs plutôt que d’augmenter drastiquement leur vitesse de rotation.
Pour des ventilateurs silencieux: http://forum.hardware.fr/hfr/Overc [...] m#t2245997
Modes de transfert d’énergie thermique
Un dissipateur ou ventirad assure donc le transfert, l’échange thermique. Comment? Par différents modes, que sont: la conduction, la convection, le rayonnement ou la radiation, en fait par la combinaison de ces modes.
• La conduction ou la diffusion thermique est la transmission par contact de l’énergie cinétique, ici de l'agitation thermique, sans déplacement global de matière, d’une particule (molécule, atome, électrons, phonons) à une autre.
source: CoolingMasters.com / Comparatif Aircooling LGA775 - Page 2/38: Les technologies pour l’aircooling / Stephen M. / 9 mars 2005 / http://www.cooling-masters.com/articles-28-1.html
• La convection est un mode de transfert d'énergie par déplacement de matière impliquant un fluide (liquide ou gaz).
source: http://www.techno-science.net
• Le rayonnement ou la radiation désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.
 
source: http://www.techno-science.net
• La combinaison des modes de transfert mêle 2 ou 3 des modes et apparaît plus souvent que le transfert par simple mode dans les cas qui nous occupent ici.
Alors, quelle partie d’un dissipateur transfert via quel mode?
• La base du bloc diffuse l’énergie thermique essentiellement par conduction + un peu par rayonnement / radiation.
• Les «heatpipes» ou caloducs transfèrent l’énergie de la base aux ailettes très rapidement par conduction et surtout par convection du fluide interne (+ consommation pour le changement d’état).
• Les ailettes échangent principalement par convection + un peu par rayonnement / radiation.
• Le ou les ventilateur(s) servent clairement à la convection.
• Le dissipateur ou ventirad dans son ensemble transfert l’énergie thermique par la combinaison de tous les modes; d’abord l’énergie est harmonieusement diffusée au travers de tout le dissipateur par la conduction + la convection s'il y a des caloducs, puis elle est échangée avec l’air ambiant contenu dans le boîtier du PC par principalement la convection. Le rayonnement ou la radiation joue ici un rôle moindre.
Facteurs qui affectent le transfert thermique
Déjà, il y a la qualité des contacts et la finition qui jouent dans l'échange thermique.
Les matériaux sont importants pour la conduction. C’est en particulier leur capacité calorifique et leur conductivité thermique qui comptent. La capacité calorifique est la capacité à emmagasiner l'énergie thermique (J/kg.K). Plus elle est élevée, plus le seuil de saturation est élevé. Attention, car la capacité thermique est calculée sur base du poids, alors qu’il est judicieux de la rapporter au volume aussi, étant donné que les matériaux ont des densités parfois fort différentes. Ainsi, l’aluminium a une capacité thermique au poids plus élevée que le cuivre, mais le cuivre est plus dense et a une capacité beaucoup plus élevée au volume.
Quant à la conductivité thermique, il s'agit de la capacité à transmettre l'énergie thermique (W/m.K). Elle détermine la possibilité de diffusion et de répartition harmonieuse de l’énergie. Justement, c'est surtout la conductivité qui fait la différence au bénéfice de tel ou tel matériaux. C'est précisément la conductivité élevée qui fait que la chaleur est rapidement ET harmonieusement diffusée dans tout le radiateur. Avec l'alu par exemple, la chaleur circule moins vite et elle reste plus longtemps concentrée près de la source, où elle s'accumule temporairement. Une ailette en alu aura des zones plus chaudes et d'autres plus fraîches, alors qu'une ailette en cuivre sera partout approximativement à la même température.
Contrairement à la conduction, la convection dans l'air ne dépend pas des matériaux utilisés, mais d’autres facteurs comme: la géométrie (les formes, les surfaces et les finitions), la différence de température entre les milieux, le flux d'air et l’aérodynamisme. On peut donc influer favorablement la convection via la combinaison d’une bonne ventilation + une plus grande surface d’échange par de nombreuses et grandes ailettes aux surfaces rugueuses.
On pourrait dès lors imaginer un super dissipateur tout en cuivre ou mieux en argent, en diamant ou en nanotubes de carbone avec une énorme surface d’échange et une ventilation vigoureuse. Seulement, il y a des contraintes. Le challenge est de développer le dissipateur ou ventirad le plus efficace possible, tout en réduisant au maximum le poids, le volume, le bruit (de fonctionnement et /ou de ventilation) et le coût.
Critères de sélection d’un dissipateur ou ventirad
Parmi les critères de sélection d’un dissipateur ou ventirad de CPU distinguons au moins ceux-ci:
1. avant tout, il doit impérativement être compatible avec le socle de son processeur, avec sa carte mère et avec les dimensions du boîtier de l’ordinateur, le top c’est une compatibilité universelle (au moins avec tous les socles, si possible avec toutes les cartes-mères et idéalement avec la plupart, si pas tous, les boîtiers)
2. une fois identifiés les modèles compatibles, le regard se dirige naturellement vers la raison d’être du produit, à savoir: son efficacité, sa capacité à refroidir
3. puis, il va de soit qu’il doit être fiable, sûr, durable (tous des facteurs physiques) et même sécurisant (facteur psychologique, qui gagne en importance depuis l’arrivée des dissipateurs très volumineux et lourd de ~1kg) à tout point de vue
4. le silence n’est plus un luxe désormais, il est devenu un critère de choix très important pour beaucoup d’entre nous
5. un produit bien fini (assemblage de bonne facture, base parfaitement plane et polie,…) laisse augurer de meilleurs résultats et paraît généralement plus attractif
6. le coût, surtout s’il est (très) élevé, est comme toujours un facteur qui compte dans ce monde concurrentiel et un surcoût doit être accompagné d’une forte valeur «surajoutée»
7. l’adaptabilité ou la modularité est un atout si l’on est amené à devoir changer la configuration, si l’on veut changer, mettre ou enlever un ventilateur, si l’on veut modifier l’orientation du bloc et/ou de la ventilation,…
8. il est préférable qu’il soit pratique à installer et à utiliser
9. un «bundle» à la fois qualitatif et complet, comme avec Noctua, offre une tranquillité d’esprit, flatte le produit et fait parfois mieux passer la pilule d’un coût plus élevé
10. une esthétique soignée met le produit en valeur et pour certains consommateurs cela compte
11. en cas de pépin, une garantie longue durée + un bon service après vente, encore comme Noctua, est appréciable et rassurant
12. en fin, point d’achat (aisé) sans (large) disponibilité évidemment
Deux critères en particulier nous intéressent ici dans le cadre de la recherche des meilleurs dissipateurs. Pour ce topique consacré au silence, le meilleur est à la fois le plus efficace et le plus silencieux possible. L’efficacité porte sur la capacité à refroidir le CPU. Je rajoute: contre le moins de moyens possibles, surtout le moins de ventilation possible, source de désagrément sonore. Là est tout l’intérêt: pouvoir bien refroidir tout en silence. Ce silence chéri dépend de plusieurs choses. Au niveau du dissipateur/ventirad même les deux grands facteurs sont la capacité du bloc à refroidir et la ventilation. Ces deux facteurs sont étroitement liés. Il faut tout de même remarquer que certains dissipateurs/ventirads sont mieux conçus pour une faible ventilation que d’autres; à l’inverse certains se montrent mieux que d’autres avec une ventilation plus soutenue.
Optimisation du contact entre la source de chaleur et le dissipateur ou ventirad
Un dissipateur ou ventirad ne se monte pas tel quel sur la source de chaleur. Il reste encore à optimiser le contact entre le CPU et la base du dissipateur/ventirad. A cette fin, il est généralement fait usage d’un tout petit peu de pâte thermique.
 
Cf. ces articles à ce propos: http://benchmarkreviews.com/index. [...] itstart=12 & http://benchmarkreviews.com/index. [...] &Itemid=62 & http://www.hep.man.ac.uk/atlas/TM/Tim1.ppt#1
Et du choix, il y en a de nos jours:
source: SkinneeLabs http://skinneelabs.com/2011-tim-results
Paradoxalement, la pâte thermique doit optimiser le refroidissement du CPU, mais elle est bien moins conductrice que la base du dissipateur même. Comment est-ce possible? La pâte thermique sert à améliorer le contact imparfait entre le processeur et le dissipateur. Elle est sensé augmenter la surface d’échange thermique en éliminant le plus possible les bulles d’air (=isolant) qui se forment entre la base et le CPU par la présence de minuscules aspérités sur leur surface. Les pâtes thermiques actuelles restent néanmoins toujours moins conductrices que les matériaux utilisés (généralement du cuivre, parfois de l’aluminium et rarement autre chose comme du carbone) pour la base des dissipateurs. La pâte thermique est en quelque sorte un mal nécessaire. Compte tenu du paradoxe, il est encore conseillé d’utiliser de la pâte pour améliorer le contact entre le CPU et la base du dissipateur, mais, pour ne pas entraver le transfert thermique, en en appliquant le moins possible (en étalant bien une très fine couche au moyen p.ex. d'une carte plastique, ou en tournant le dissipateurs sur le processeur pour éliminer l'air jusqu'à obtention d'une ferme adhérence). Combien et comment, dépend e.a.: de la pression entre le CPU et la base du radiateur et de la finition de cette base (planéité, régularité et rugosité), ainsi que de sa forme et de sa superficie. La juste application de la quantité adéquate d'une pâte qualitative peut aider à faire baisser la température de quelques degrés Celsius.
La base des dissipateurs actuels pose souvent des problèmes de planéité et de rugosité.
source: CoolingMasters http://www.cooling-masters.com
 
source: XBitLabs.com http://www.xbitlabs.com/articles/c [...] html#sect0
Les fabricants bâclent quelque peur leur travail. Peut-être que les consommateurs y prêtent peu d'attention et que les fabricants économisent sur cette partie délicate.
 
source: http://forum.hardware.fr/hfr/Overc [...] m#t1746747 & http://forum.hardware.fr/hfr/Overc [...] m#t2151354
D'ailleurs il n'y a pas que les dissipateurs qui soient difformes, les processeurs aussi.
Pour améliorer le contact et la surface d'échange thermique entre la source de chaleur et le dissipateur, certains passionnés pratiquent le surfaçage en vue d'aplanir et lisser les surfaces. Illustration: http://forum.hardware.fr/hfr/Overc [...] m#t2151844 . Concrètement: la méthode consiste en un ponçage sur marbre au papier ponce, en étapes de plus en plus fines (papier ponce du plus rugueux au plus fin: P180, P240, P400, P600, P1000, P1200, P1500, P2000 ou grain plus fin encore jusqu'à l’extrême P15000!), des fois jusqu'au polissage, de la base du radiateur et parfois aussi de la surface supérieure du CPU.
source: CoolingMasters http://www.cooling-masters.com/articles-41-2.html
voir aussi: http://forum.hardware.fr/hfr/Overc [...] m#t1797078 & http://forum.hardware.fr/hfr/Overc [...] m#t1871256
Remarque: ne pas confondre "plane", qui signifie plat; "lisse", qui est l'opposé de rugueux; "brillant", qui est luisant. Avant tout, c'est la planéité qui est recherchée. Si en plus la rugosité est éliminée, s'est tant mieux, mais pas sans planéité.
Attention aux éventuels endommagements: l'oxydation du métal, l'altération de la planéité, l'usure des heatpipes apparents, ou autre (cf. http://forum.hardware.fr/hfr/Overc [...] m#t1884700 ). Au-delà des risques de détérioration et de perte de garantie, on peut de la sorte encore gagner quelques degrés.
source: ConfigsPC.com http://www.configspc.com/forum/pon [...] 12583.html
Voir aussi ceci: http://www.revioo.com/articles/a7780_0.html , http://www.xsreviews.co.uk/reviews [...] ing-kit/1/ , http://www.polirmalin.com/-c-46_33_34.html et le forum: http://forum.hardware.fr/hfr/Overc [...] tm#t758699 .
Ventilation
Optez pour la sécurité, pour le refroidissement actif. Comme déjà dit: pour refroidir les composants de son PC, dont le CPU, il faut une différence de température importante entre le composant et son environnement. L’air ambiant et l’air contenu dans le boîtier du PC ne peuvent pas être trop chaud sinon le dissipateur ne peut plus remplir son rôle. La ventilation est bien nécessaire, au moins au niveau du boîtier. Mieux vaut encore ventiler globalement le boîtier plus le CPU, GPU et PSU individuellement.
source: Zalman & CaseAndCooling.fr
Choisissez des ventilateurs
• de qualité
• de relative grande taille: certainement 120mm de diamètre x 25mm d’épaisseur
• capables de brasser beaucoup d'air à faible vitesse: ~40CFM ou ~68m³/H pour 800RPM à 12V
si la ventilation est insuffisante, mieux vaut alors multiplier le nombre de ventilateurs que la vitesse de rotation, car ainsi on atteint un meilleur refroidissement et moins de bruit (seulement +3dBA par doublement de sources équivalentes, alors qu’il faut +10dBA pour avoir l’impression que le volume ait doublé)
• plutôt conçus autour d’un roulement de type « sleeve bearing » si l’on privilégie le silence
• avec une large plage de fonctionnement: de 4 ou 5 volts (plus çà démarre bas, mieux c'est) à 12 volts, ce qui permet une régulation bien flexible en fonction des besoins
• avec câbles+connecteurs à 3 pins (munis d’un fil qui remonte de l’information) ou dans le cas du CPU ou GPU des ventilateurs avec câbles+connecteurs à 4 pins (avec fonction PWM: Pulse Width Modulation) pour un pilotage automatique de leur vitesse de rotation en fonction de la température, et ce directement depuis la carte-mère
si nécessaire: réduire leur vitesse de rotation par le biais d’un variateur de tension, d’un hacheur (PWM) ou d’un régulateur logiciel (voir plus bas à “Régulation des ventilateurs”)
• équipé de « slics » (tige de fixation en matière élastique)
Sélection de ventilateurs silencieux: http://forum.hardware.fr/hfr/Overc [...] m#t2245997
Les limites de la ventilation:
Citation :
Airflow Vs. Cooling
The above table shows a steady drop in CPU temperature as the fans were sped up, from ~50°C at 500 RPM to ~41°C at 1100 RPM. It might be tempting to conclude that this supports the idea that higher airflow results in better cooling. But does this hold true even as we keep increasing airflow? To answer this question, a high speed 120mm fan was brought into play. We feel that the result is important enough that it deserves a highlighted text box.
JMC model 1225-12HB
- Rated current draw of 0.55A at 12V
- Measured at 12V: 2700 RPM, ~80 CFM, 49 dBA@1m
At 2700 RPM, this fan spins some 2.5 times faster than the Nexus 120 at 12V (and most of the other 120mm fans in the table). It also generates more than double the CFM, according to our measurements. It makes enough noise to give most SPCR enthusiasts a headache in a couple of minutes.
What was the CPU temperature achieved by this high airflow fan?
41°C. Exactly the same temperature reached by most of the 120mm fans at 1100 RPM.
What this tells us is that for this combination of CPU, load, and heatsink, the airflow of an 1100 RPM 120mm fan matches the rate of thermal conduction from CPU to heatsink fins. This is why increasing the airflow does not decrease the CPU temperature. The increased fan speed does not change the ability of the cooling system to conduct the heat any faster to the fins. Only if the heat of the CPU was increased or the fin area of the heatsink expanded would the increased airflow result in a change.
So what practical implication does this have on the quiet-seeking PC builder or modder? What we've been saying all along for years:
Choose the quietest fan with the best noise signature and adjust its speed to give a balance of cooling and noise you can live with.
Don't worry about CFM. Just go for the quietest fan and the best low-airflow performance heatsink, and minimize airflow impedances in your case.
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http://www.silentpcreview.com/article734-page8.html
Régulation des ventilateurs cf. http://forum.hardware.fr/hfr/Overc [...] m#t1924379
Dans le cas du air-cooling il est envisageable de ralentir ou de stopper un ou plusieurs ventilateurs lorsque la température est plus faible et de les faire tourner à plus haute ou même à pleine capacité lorsque la température est plus élevée. L’idée c’est bien sûr de réduire les nuisances sonores tout en assurant le refroidissement strictement nécessaire.
§ Solutions matérielles:
Pour ceux qui ne veulent pas bidouiller eux-mêmes les câbles électriques (dénuder, inverser, mettre en série, placer une petite résistance,…), les rhéobus, baybus, fanbus, fanmates, hacheurs (PWM*: Pulse Width Modulation), potentiomètres et (thermo)régulateurs sont autant d’outils qui permettent de facilement (une fois installés) gérer le fonctionnement des ventilateurs. Distinguons 4 types d’outils pour la régulation des ventilateurs:
1. L’interrupteur permet de carrément allumer et éteindre le ou les ventilateurs (ou même tout autre chose, comme un néon). Attention, ne pas y brancher le ventilateur d’un composant qui doit toujours être ventilé comme le CPU, sinon gare aux accidents!
2. Le variateur de tension augmente ou diminue la tension (généralement entre 5V et 12V). Son fonctionnement est simple et silencieux, mais attention car il chauffe et il n’est pas toujours bien compatible avec tous les ventilateurs. Si la tension est trop faible pour le ventilateur (chaque cas est différent), celui-ci peut s'arrêter, ne pas redémarrer en cas d'interruption ou se mettre à faire du bruit qu'il ne fait pas normalement (à 12V). Comme rhéobus qui a largement fait ses preuves retenons l’Akasa Fan Control Pro AK-FC-03 ( http://www.akasa.co.uk ). Pour un petit outil discret, tout simple et bon marché on peut compter sur le Zalman Fan Mate ( http://www.zalman.co.kr ).
3. Le hacheur fait du PWM* (Pulse Width Modulation), c.-à-d. qu’il anime le ventilo par la succession de pulsions électriques plus ou moins espacées dans le temps en fonction de la vitesse de rotation visée (pulsions plus espacées = rotation plus lente). Ce système a comme avantage qu’il est compatible avec tous les ventilateurs et qu’il permet de réduire très fortement les rotations par minute. Seulement parfois cela génère des nuisances sonores. Alors les fabricants ont développé des atténuateurs de bruit. Les plus aguerris qui veulent maîtriser le moindre paramètre de la ventilation de chaque composant peuvent trouver leur bonheur dans les produits plus complexes de mCubed: le T-Balancer TBAN-XL ou le T-Balancer TBAN-SL4 (tous les deux des hacheurs) + FanNoiseAttenuator TBAN-YA (atténuateur de bruit).
4. L’hybride combine les fonctions. Exemple de hacheur + interrupteur: le Zalman ZM-MFC1 ( http://www.zalman.co.kr ).
§ Solutions logicielles:
Tout comme les blocs d’alimentation haut de gamme, les cartes-mères et cartes graphiques aussi font de la thermorégulation. Ces dernières veillent sur leur propre température ainsi que sur celle du processeur. Aussi, il est possible de gérer les ventilateurs 3 pins (munis d’un fil de remontée d’information) et 4 pins (PWM*) directement depuis la carte. Les grands avantages de ce système sont d’une part qu’il n’y a pas besoin d’outil supplémentaire comme un rhéobus et d’autre part que l’ajustement de la vitesse de rotation des ventilateurs peut se faire entièrement automatiquement en fonction des températures relevées et ce de façon très fine et rapide. Il y a désormais toute une série de logiciels spécialisés dans ce domaine:
• Pour les ventilateurs branchés sur la carte mère: QFan (sur des cartes-mères de Asus), SpeedFan (librement téléchargeable sur le net: http://www.almico.com/speedfan.php ; pour sa configuration: http://lersite.free.fr/speedfan/ & http://www.tutoriel.org/dvd/module [...] php?tid=52 ), Everest (librement téléchargeable sur le net: http://www.lavalys.com/products.ph [...] en&page=37 ),...
• Pour les ventilateurs branchés sur la carte graphique: pour ATI : AMD GPU Clock Tool, ATI Tool, ATI Tray Tools ou ATT, PowerStrip et Gainward Expertool for ATI / pour nVidia: RivaTuner, PowerStrip, Gainward Expertool
• Voir aussi des logiciels de Monitoring et de Overclocking/Underclocking comme: CoreTemp (pour CPU - librement téléchargeable sur le net: http://www.alcpu.com/CoreTemp/ ), OCCT de OCBase (séries de logiciels de monitoring de stabilité, des tensions et des températures pour CPU, GPU, RAM et PSU - librement téléchargeable sur le net: http://www.ocbase.com/perestroika/index.php?Download ), CPU-Z (pour CPU - librement téléchargeable sur le net: http://www.cpuid.com/cpuz.php ), GPU-Z (pour GPU - librement téléchargeable sur le net: http://www.techpowerup.com/gpuz/ ), RivaTuner (pour cartes graphiques nVidia - librement téléchargeable sur le net: http://www.guru3d.com/index.php?page=rivatuner ),...
* Pour plus d'info sur le PWM:
- http://www.matbe.com/articles/lire [...] /page7.php
- http://www.matbe.com/actualites/14 [...] c-cooling/
- http://www.59hardware.net/Actualit [...] oling.html
- http://www.presence-pc.com/actuali [...] man-20229/
Malgré tout, n’oublions pas la source du problème
En réfléchissant à la gestion de la chaleur, l’attention doit également porter sur la source ou les sources de chaleur, donc surtout sur le processeur central et même sur les autres puces à proximité, en particulier le processeur graphique ou GPU (Graphic Processing Unit). La production de chaleur dépend de la consommation et du rendement (efficience énergétique). Manifestement les puces ne consomment et ne chauffent pas toutes autant. Certains processeurs chauffent beaucoup et d'autres moins. Les Intel Core 2, bien que puissants, chauffent relativement peu. Du coup, ils nécessitent moins de refroidissement (ventilateur plus lent et donc moins bruyant), au bénéfice du silence.
Exemple: le CPU de PC Intel Core 2 Duo E8600 EO consomme et chauffe peu, tout en étant globalement performant; le processeur central de PC Intel i7 965 XE CO consomme quant à lui (selon les mesures de PCWorld.fr de ci-dessous) de ~ 29% à 51% en plus, pour des performances globales à la hausse de ~ 20% à 40%, donc relativement moins que l’accroissement de la consommation. Il faut évidemment en tenir compte lors de la constitution de sa machine, singulièrement lors du choix du CPU. Voyez ces tableaux de PCWorld.fr:
source : http://www.pcworld.fr/article/mate [...] ons/83581/
MISE A JOUR: http://forum.hardware.fr/hfr/Overc [...] m#t2373872
En jouant sur le cadençage (fréquence) et le voltage (tension) des puces, comme: le processeur central, le processeur graphique et les puces de mémoire, on peut influer sur la consommation électrique et la production de chaleur, et donc le besoin en refroidissement, ainsi que le bruit qui va avec. Exemple décrit ici: http://www.presence-pc.com/tests/c [...] ore-23140/ . Il y a toute une série de logiciels spécialisés dans ce domaine: CoreTemp (pour CPU - librement téléchargeable sur le net: http://www.alcpu.com/CoreTemp/ ), OCCT de OCBase (séries de logiciels de monitoring de stabilité, des tensions et des températures pour CPU, GPU, RAM et PSU - librement téléchargeable sur le net: http://www.ocbase.com/perestroika/index.php?Download ), CPU-Z (pour CPU - librement téléchargeable sur le net: http://www.cpuid.com/cpuz.php ), GPU-Z (pour GPU - librement téléchargeable sur le net: http://www.techpowerup.com/gpuz/ ), RivaTuner (pour cartes graphiques nVidia - librement téléchargeable sur le net: http://www.guru3d.com/index.php?page=rivatuner ),... Parfois il faut aller soi-même faire les réglages dans le Bios. Cf. forum spécialisé de Hardware.fr "Overclocking, Cooling & Tuning": http://forum.hardware.fr/hfr/Overc [...] ujet-1.htm .
Voir aussi ces lectures sur les dissipateurs, caloducs/heatpipes, matériaux, conductivités,...:
- CoolingMasters.com / Dis monsieur, il y a quoi dans un caloduc ? / David D. / 15 mai 2009 / http://www.cooling-masters.com/new [...] loduc.html
- CoolingMasters.com / Mort aux idées préconçues sur le watercooling ! / David D. / 9 mai 2003 / http://www.cooling-masters.com/articles-11-0.html
- CoolingMasters.com / Comparatif Aircooling LGA775 - Page 2/38: Les technologies pour l’aircooling / Stephen M. / 9 mars 2005 / http://www.cooling-masters.com/articles-28-1.html
- FrostyTech / Cooling Fundamentals: Thermal Conductivity / M. Page / 2nd June 2000 / http://www.frostytech.com/articlev [...] icleID=233
- Présence-PC.com / Les ventirads heatpipe : Aerocool et TTIC - page 2/5: Le Heatpipe / Florian Charpentier / 10 novembre 2003 / http://www.presence-pc.com/tests/L [...] -TTIC-102/
- The heatsink guide / The heatsink guide: Information about heatsinks / http://www.heatsink-guide.com
Pour retourner au début de la page: http://forum.hardware.fr/hfr/Overc [...] m#t1912893
Pour retourner au début de la rubrique, à la table des matières: http://forum.hardware.fr/hfr/Overc [...] m#t1912892 |
Surtout bien peindre les pales du ventilateur hein. 
![[:allsnow]](https://forum-images.hardware.fr/images/perso/allsnow.gif "[:allsnow]")
![[:cosmoschtroumpf]](https://forum-images.hardware.fr/images/perso/cosmoschtroumpf.gif "[:cosmoschtroumpf]")
